第2章1等效-《电路与模拟电子技术原理》.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电路与模拟电子技术原理,第二章,线性电阻电路,10/27/2026,1,什么要学习线性电路,现实生活中不存在严格的线性系统，之所以要学习线性电路，是为了更加容易地解决问题；,线性问题比非线性问题容易分析和解决。,常用线性系统来近似代替非线性系统。,10/27/2026,2,线性电阻电路的元件,电阻电路,：只包含电源和电阻两类元件的电路。,线性电阻电路,所包含的元件：,独立源,线性受控源,线性电阻,10/27/2026,3,线性电阻电路的分析思想,电路分析的两个入手点,元件约束,是连接约束（KCL、KVL）,线性电阻电路的元件约束,独立源（电压源,u,=,u,S,，电流源,i,=,i,S,）,线性受控源（四种类型、四类方程）,线性电阻（欧姆定律,U,=,Ri,）,10/27/2026,4,第2章 线性电阻电路,2.1 等效变换法,2.2 网络方程法,2.3 线性系统法,10/27/2026,6,2.1 等效变换法,对简单电路，可以不必列KCL、KVL方程组，而直接,采用等效变换的方法化简电路,，再利用特定电路的电压电流分配关系，求解特定电路的电路变量。等效变换法化简电路的过程十分直观，对简单电路的分析十分有效。,10/27/2026,7,2.1 等效变换法,2.1.1 电路的等效变换,2.1.2 串并联电路,2.1.3 电源变换,2.1.4 Y-变换,10/27/2026,8,电路等效变换是对外等效,电路B等效变换成电路C以后，电路A中的电压和电流不发生任何变化；电路A并未受到这个替换的任何影响，就好像这个替换没有发生一样。,10/27/2026,10,电路等效的条件,如果电路B和电路C具有相同的电压电流关系（伏安关系VAR），则电路B和电路C互为等效电路。,10/27/2026,11,2.1 等效变换法,2.1.1 电路的等效变换,2.1.2 串并联电路,2.1.3 电源变换,2.1.4 Y-变换,10/27/2026,13,10/27/2026,15,1独立源的串并联,理想,电压源,的,串联,可以等效为一个理想电压源,理想,电流源,的,并联,可以等效为一个理想电流源,10/27/2026,16,（2）理想电流源并联,理想电流源并联，等价于各理想电流源的代数和。,i,S,i,S1,i,S2,从等效变换的角度，可以描述为：理想电流源并联，可用一个等效电流源代替，其输出电流等于各理想电流源输出电流的代数和。,10/27/2026,18,（3）理想电压源并联,输出电压大小和方向不同的理想电压源不允许并联。,要么否定理想电压源的定义，要么否定基尔霍夫定律,只有方向和大小都恒等的理想电压源才允许并联,既不能增大输出电压，也不能增大输出电流，因而没有意义。,10/27/2026,19,（4）理想电流源串联,输出电流大小和方向不同的理想电流源不允许串联，,只有方向和大小恒等的理想电流源才允许串联,，,不过也没有什么意义。,10/27/2026,20,（5）理想电压源并联理想电流源,（对外电路而言）,理想电压源并联任何元件，都等效于该理想电压源本身,10/27/2026,21,（6）理想电流源串联理想电压源,理想电流源与任何元件串联，（对外电路而言）都等效于理想电流源本身,10/27/2026,22,独立源串并联举例,【例2-1】图2-7中的电路哪些是合理的？,10/27/2026,24,独立源串并联举例（续）,【解】图2-7（a）中两个不同的电压源并联，对左边方格列KVL方程可知，该电路违反了KVL定律，所以电路2-7（a）不合理。,图2-7（b）中两个电压源串联，合理。,图2-7（c）中两个电流源并联，合理。,图2-7（d）中两个不同的电流源串联，对回路列KCL方程可知，该电路违反了KCL定律。所以电路2-7（d）不合理。,结论：电路2-7（b）和（c）是合理的。,10/27/2026,25,2电阻的串并联,电阻串联分压,等效电阻,R,eq,R,1,R,2,R,N,10/27/2026,26,电阻混联举例,【例2-2】,如图,2-10(a)所示的电路，已知,u,S,8V，,R,1,2，,R,2,1.6，,R,3,R,4,4，,R,5,6。求电流,i,1,和电阻,R,4,的消耗功率,p,4,。,【解】,图2-10(a)是一个电阻混联电路。,因为结点,c,和,d,是通过导线连接的，可以把,c,，,d,看成是同一个结点，从而把图2-10(a)画成2-10(b)所示的电路,。,10/27/2026,28,电阻混联举例（续）,10/27/2026,29,电阻混联举例（续）,10/27/2026,31,电阻混联举例（续）,电路已经化简成如图,2-10(d),所示的形式，于是可以计算出电流,i,1,的值,在图2-10(c)中，根据并联分流公式,10/27/2026,32,电阻混联举例（续）,再根据,KCL,，得,i,3,i,i,2,211(A),对照图,2-10(c),，得,R,4,两端电压为,u,bc,u,bd,u,ad,u,ab,i,3,R,3,i,2,R,2,2.4(V),最后得到,R,4,消耗的功率,10/27/2026,33,2.1 等效变换法,2.1.1 电路的等效变换,2.1.2 串并联电路,2.1.3 电源变换,2.1.4 Y-变换,10/27/2026,34,2.1.3 电源变换,1实际电压源的伏安特性与等效电路,10/27/2026,35,实际电压源的特性方程,实际独立电压源的伏安关系方程,uu,S,iR,S,u,为实际电压源的输出（端口）电压,u,S,等于实际电压源的开路电压（即电动势）,i,为实际电压源的输出电流,R,S,叫做实际电压源的内阻。,电压源,内阻越小越好,，其电压/电流特性越接近于理想电压源特性（,uu,S,）,10/27/2026,36,实际电流源,实际的独立电流源可以表示成一个,理想电流源,与一个,电阻,的,并联,电路,10/27/2026,37,实际电流源的特性方程,实际电流源的电流/电压关系表达式,i,i,S,u,/,R,S,u,为实际电,流,源的输出（端口）电压,u,S,等于实际电,流,源的开路电压（即电动势）,i,为实际电,流,源的输出电流,R,S,叫做实际电,流,源的内阻。,电流源,内阻越大越好,，其电压/电流特性越接近于理想电压源特性（,ii,S,）,10/27/2026,38,实际电压源和电流源的等效变换,等效条件,：内阻均等于,R,S,，且,u,S,i,S,R,S,10/27/2026,39,电源变换举例,【例2-3】求图2-15（a）中实际电流源的等效电压源，并求在接入4负载时的端电压和电流，以及各个理想电源释放的功率。,【解】通过简单的计算可得到等效电压源如图2-15（b）所示,10/27/2026,40,电源变换举例（续）,（A）,10/27/2026,41,电源变换举例（续）,于是,u,1,u,2,144（V）,理想电压源所释放的功率,p,1,u,S,i,2,616（W）,理想电流源所释放的功率,p,2,u,1,i,S,4312（W）,例子说明了,等效变换前后的电压源和电流源内部是不同的,，理想电压源和理想电流源所提供的功率明显不同，外电路中的负载所吸收的功率却是相同的。,10/27/2026,42,3受控源的等效变换,受控源的输出取决于控制量，没有控制量，就没有受控源的输出，受控源也就不存在了，所以在等效变换时，就不能把受控源的控制量变没了,为此，,必须确保受控源的控制量不在被变换的电路之内,。,只要,保留控制量所在的支路,，即可对包含受控源的电路进行变换，此时受控源的变换方法与独立源没有区别。,10/27/2026,43,受控源的等效变换,【例2-4】求图2-16(a)电路中流过电阻,R,的电流,I,。,10/27/2026,44,受控源的等效变换（续）,【解】,10/27/2026,45,受控源的等效变换（续）,10/27/2026,46,受控源的等效变换（续）,在整个变换过程中控制量,U,X,始终被保持不变,10/27/2026,47,受控源的等效变换（续）,对图2-16(d)列回路方程,（517,R,9）,I,1051,U,X,9,再根据,U,X,I R,两个方程联立得,10/27/2026,48,2.1 等效变换法,2.1.1 电路的等效变换,2.1.2 串并联电路,2.1.3 电源变换,2.1.4 Y-变换,10/27/2026,49,2.1.4 Y-变换,Y-变换,用于三端网络,间的等效变换,10/27/2026,50,形网络和Y形网络,10/27/2026,51,变换公式,-Y变换公式Y-变换公式,10/27/2026,52,变换公式（续）,如果,R,12,R,23,R,31,R,，那么,-Y变换公式,就简化为,如果,R,1,R,2,R,3,R,Y,，则,Y-变换公式,将变为,R,12,R,23,R,31,R,3,R,Y,10/27/2026,53,Y-变换举例,【例2-5】求图2-19所示电路中的电流,I,。,10/27/2026,54,Y-变换举例（续）,【解】利用-Y变换公式先将图中上半部分的电路变换成Y电路。,10/27/2026,55,Y-变换举例（续）,变换后得到的电路如图2-19（b）所示，这个电路可以利用简单的电阻串并联法来分析。,R,eq,(0.61.4)(15)1.5(),于是得到电流,I,的值为,10/27/2026,56,第2章 线性电阻电路,2.1 等效变换法,2.2 网络方程法,2.3 线性系统法,10/27/2026,57,